甘蓝型油菜MADS-box基因家族APETALA3基因编码区的克隆与序列分析

随着对植物花发育分子机制研究取得的重大进展，通过对双子叶植物拟南芥和金鱼草的花同源异型突变体的研究确定了花器官发育的“ABC模式”，初步揭示了植物花发育的奥秘．在拟南芥中，属于A类基因的有APETALA1(AP1)和APETALA2(AP2)，属于B类基因的有APETALA3(AP3)PISTILATA     

2013-27 科技要闻

植物生长素空间分布和器官形态新发现作为植物发育调控最重要的激素,生长素的含量及其在器官中的分布(空间分布)决定了植物器官的形态建成、株型以及向重性反应等生物学进程。然而,目前对植物生长素在器官中空间分布的调控机制仍缺乏了解。中国科学院植物研究所胡玉欣研究组以拟南芥为材料,通过研究功能获得及缺陷突变体,发现植物特有转录因子IDD14、IDD15和IDD16协     

SPL转录因子调控植物花发育及其分子机制研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)转录因子是植物所特有的一类基因家族,广泛存在于绿色植物中,在植物生长发育中具有重要作用。花发育是植物生殖发育中最为重要的一个过程,涉及不同发育方式的转变,即开花决定、花的发端和花器官发生与发育。简要综述了SPL基因的结构与功能并着重阐述了SPL基因在植物花发育过程中的分子机制及生物学功能。最后总结出: SPL转录因子可直接或间接通过参与光周期途径,赤霉素途径及年龄途径来调控植物的开花时间; SPL基因可通过直接激活下游花分生组织特异基因,如LEAFY(LFY),从而调控植物的成花转变; SPL基因可通过与下游花器官特征基因相互作用来调控花器官及其育性的发育,如调控花序、花柄的长度与外形及花器官的大小; SPL基因可调控植物大小孢子发生及雌雄配子体发育。据拟南芥的相关研究结果,初步构绘出拟南芥开花调控中的分子机制。     

CONSTANS-LIKE 7基因对拟南芥开花的调控分析

为研究CONSTANS-LIKE 7(COL7)在调控植物开花方面的功能,以定量PCR,GUS染色等方法,研究光及生物钟对COL7表达的影响,以及COL7对拟南芥开花的影响.实验结果显示:光及生物钟参与调控COL7的表达;过表达COL7在长日照条件下抑制CONSTANS(CO)以及FLOWERING LOCUS T(FT)的表达,进而抑制拟南芥开花;col7突变体不论是在长日照下还是短日照下都没有明显的开花表型,说明COL7在调控拟南芥开化方面可能与其家族基因中的其它成员存在功能冗余.     

蝴蝶兰PhAP3基因的表达特性研究

为了探索蝴蝶兰中MADS盒基因在花发育过程中对花器官发育的调控机制,目前从蝴蝶兰中克隆出一个MADS盒基因家族B族基因PhAP3,并对其进行了序列分析和基因表达研究.聚类分析结果表明PhAP3是拟南芥AP3基因的同源基因,但基因表达分析表明PhAP3可以在植物的营养器官和生殖器官中均有表达,这与典型的AP3类基因有所不同.     

甘蓝型油菜角果和种子发育相关的Bna-novel-miR432功能分析

为了探究miRNA在油菜花器官发育、角果和种子发育中的功能，本研究在甘蓝型油菜不同发育阶段角果和种子小RNA测序数据分析中，筛选到一个新的miRNA，命名为Bna-novel-miR432，并将其转化至拟南芥中进行功能分析.研究发现过表达Bna-novel-miR432拟南芥开花时间显著提前，并且发现其雄蕊发育存在缺陷，导致雌蕊授粉不完全. 在对其花粉育性进行检测时发现过表达材料花粉育性显著降低. 对角果发育统计发现，过表达拟南芥株系的角果变短，角果中种子数量显著减少，且部分角果存在败育的现象. 此外，在种子发育方面，过表达材料种子中胚的发育也出现滞后的现象. 以上结果表明，Bna-novel-miR432参与调控植物开花时间、雄蕊和花粉的发育以及果实的形成等生物学过程中发挥一定的调控功能.     

花粉壁发育相关基因的研究进展

花粉壁是植物花粉发育、受精及抵抗外界环境伤害所不可缺少的结构．花粉壁结构复杂,其形成过程包括初生外壁的形成、孢粉素前体的生物合成和孢粉素在花粉表面的沉积,以及花粉壁内层的形成等过程．对花粉壁形成与发育具体机制的解析,迫切需要对花粉壁初生外壁、花粉外壁、花粉壁内壁形成过程中一系列功能基因及其信号转导研究的突破．综述了近年来对花粉壁发育相关基因的克隆及其功能研究的最新进展,并对花粉壁发育的分子机制进行了有益的探讨．     

拟南芥雄性不育突变体nps的基因定位

nps是经EMS诱变筛选得到的一拟南芥雄性不育突变体．通过背景纯化与遗传分析,发现nps突变体是受隐性单基因控制．形态学观察表明,突变体的花缺失花瓣和雄蕊,主要由两轮萼片和一轮肥大的雌蕊组成．利用图位克隆的方法对不育基因NPs进行了定位,结果表明NPS位于第五条染色体上分子标记F15L12和MHJ24之间1378kb的区间内．数据库预测该区间内包含10个与花发育ABC模型相关的基因,因此,对NPS基因的研究有助于深入了解拟南芥的花发育过程与花器官形成．     

拟南芥花药和花粉发育的分子调控机制

开花植物的花药和花粉发育是一个极其复杂的过程,包含了一系列生物学事件,众多基因参与其中,这些基因控制着花药细胞分裂和分化、小孢子母细胞减数分裂、花粉壁形成、花药开裂释放花粉粒等各个关键步骤,从而调控花药发育的正常进行。本文综述了近年来以拟南芥为主要研究对象进行的有关花药发育分子机制的研究进展,着重介绍小孢子发生起始、成熟花粉粒形成以及花药开裂释放花粉粒等过程的基因调控。     

植物激素在果实与贮藏器官品质形成中的作用

植物激素广泛参与了各种植物生长发育过程,在植物新陈代谢中发挥着重要作用．大量研究表明：植物激素同样参与调控了果实或贮藏器官内各种同化物积累与代谢的各个环节,对同化物的运输与分配有着重要的影响．综述植物激素在植物果实或贮藏器官的品质形成中发挥的作用。以及可能的调控机制作可为生产者和相关技术人员提供参考．     

不同栽培条件对小麦根系发育的影响

一、引言根系是植物体的一个重要营养器官和代谢器官,它对于植物体的生长发育、尤其是对地上光合作用器官的形成有着极其重要的作用。近年来许多学者(等)的研究证明根系对于植物有机体的生长发育不仅仅在运输水分和必须的营养物质上起着主动而积极的作用,同时证明根系具有把从地上部分器官得到的同化产物加以改造的意义。对根系在植物生长和发育过程中的作用以及它们的活动对形态形成过程的关系进行过研究并指出:生长和发育——是植物有机体由周转环境中吸收营养物质并将     

茉莉酸处理对木本油料植物小桐子早期花序芽基因表达的影响

小桐子(Jatropha curcas)是大戟科多年生木本油料植物,其种子含油率较高(30％～40％),是一种潜在的可再生能源植物.然而小桐子雌花较少,种子产量较低,严重限制其推广应用.茉莉酸是一种重要的植物激素,在花发育过程中起着重要作用.为了解茉莉酸在小桐子花发育过程中的作用,应用第二代高通量测序方法,对1.0 mmol/L茉莉酸处理24 h后的小桐子早期花序芽进行转录组测序分析,观测茉莉酸对花发育及相关基因转录的影响.结果显示,外源茉莉酸处理导致早期花序芽中1259个基因上调表达,695个基因下调表达;其中,10个与成花转变相关,8个与花器官发育相关以及18个与茉莉酸合成和信号转导途径相关的拟南芥同源基因表达发生了显著变化,但是花器官表型并未有显著的改变.差异表达基因的GO注释显示,"响应茉莉酸"功能分类基因在上调表达基因群中富集,表明在小桐子中存在可以响应外源茉莉酸处理的信号途径.茉莉酸处理后,与拟南芥花器官发育相关基因同源JcFUL、JcSRS、JcSEP1、JcAGL61、JcWOX1、JcTPR4和JcSEU下调表达,然而小桐子花器官表型没有明显改变,说明在小桐子中这些基因的变化表达不足以改变小桐子花器官表型.实验结果对解析茉莉酸在小桐子花发育调控过程中的作用有一定的参考价值.     

脱落酸对植物生长发育的调控作用

介绍了脱落酸对种子发育、果实发育、植物体细胞胚发生及组织器官的分化形成的调节作用及其调控机制的研究进展．并对今后的研究作了简单的展望。     

拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展

植物茎尖干细胞是位于植物顶端一团具有无限增殖能力的细胞,它是植物整个地上部分发育的源泉.干细胞分裂产生的子细胞一部分用来保持自我更替,另一部分形成器官原基,进而使其处于一种动态平衡状态,来维持植物甚至可长达千年的生长周期.现代分子生物学与遗传学表明这种动态平衡的维持受到来自干细胞微环境的各种因素的精确调控.其中起核心作用的是由WUSCHEL(WUS)基因与CLAVATA(CLV)基因之间形成的负反馈调节环,而其他生物学因素如细胞分裂素、可以移动的小RNAs和表观遗传作用等最终都作用于这一负反馈调节环,另外与WUS-CLV信号通路相平行的SHOOTMERISTEMLESS(STM)信号通路在干细胞维持中也发挥着积极的作用.在此主要综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)茎尖干细胞维持分子机制的最新研究进展.     

图书推介

<正>植物细胞分化与器官发生许智宏,种康主编。科学出版社,2016年6月第1版,定价:158.00元。本书以国家自然科学基金委员会"植物细胞分化与器官发生"创新群体成员的研究成果和研究方向为主线,围绕细胞分裂和分化、器官发生和发育这些基本科学问题,介绍了从分生组织到器官形成的分子机制。本书在相关领域研究进展的背景下,突出作者的研究特色,纵论动态,力图做成图文并茂、简明扼要、通俗易懂的学术专著。全书共11章,     

拟南芥中一个镍离子转运蛋白的亚细胞定位

离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行养分吸收运移的基础．在植物中镍（Ni）元素主要以Ni^2＋的形式存在,并通过Ni^2＋转运蛋白将其跨膜转运至相应的组织器官,参与氢酶和脲酶的合成．生物信息学分析表明,拟南芥中一个Ni^2＋转运蛋白AT2G16800含有叶绿体定位信息．克隆该基因5’端编码转运肽的272bp片段,与绿色荧光蛋白（GFP）基因融合后,在拟南芥中高效表达,对其进行了亚细胞定位的研究．转基因植株通过共聚焦扫描显微镜的观察,发现GFP荧光信号只存在于叶绿体中,该结果表明A他G16800为叶绿体蛋白．     

光信号途径组分HEMERA调控拟南芥的花药发育

雄蕊是植物的雄性生殖器官,对植物繁衍及作物的产量至关重要.光信号影响拟南芥生殖发育过程,但作用机制知之甚少.HEMERA(HMR)是拟南芥光敏色素途径的主要成员之一,通过介导光敏色素B(PhyB)的定位及光信号途径重要转录因子PIF的降解而在植物光形态建成过程中发挥重要作用,但其在生殖发育中的功能尚不清楚.本研究利用hmr突变体及转基因恢复植物进行研究发现:HMR功能缺失导致花药变小、花粉数目减少、花粉萌发率显著降低,绒毡层部分空泡化并提前降解;并且,其转基因功能互补能恢复这些育性问题,说明HMR可能通过参与绒毡层降解过程而调节植物雄性育性.     

一株拟南芥晚花突变体的分子分析

植物的开花时间直接控制植物营养生长期和生育期的长短,在相当程度上决定着繁育的成功与否,也与植物的产量和质量性状密切相关.拟南芥花期改变突变体是植物开花调控机制研究重要的植物材料.研究利用前期研究中获得的一株稳定遗传的、晚花表型的T-DNA插入拟南芥突变体pex2为材料,对其进行开花相关表型分析、T-DNA插入位点鉴定及插入位点基因转录分析等研究,结果表明:pex2突变体中存在单一的T-DNA插入,该插入位点位于PEX2基因下游约1 800 bp处,且该位点的插入引起了PEX2全长转录产物的缺失.该研究为进一步探索pex2突变体晚花机制及拟南芥PEX2基因与晚花表型之间的相关性研究,提供了研究材料.     

白光下拟南芥隐花素双突变体及其野生型的蛋白质组学比较分析

隐花素是植物的蓝光受体,在植物中调节多种光形态建成,包括抑制下胚轴的伸长、子叶的伸展和调节植物的开花时间等,但隐花素依赖蓝光调节光形态建成的分子机制仍然不清楚．采用双向凝胶电泳对生长在白光下的拟南芥隐花素双突变体及野生型的幼苗全蛋白进行分离,通过考马斯亮蓝染色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱．选取了55个差异蛋白质点采用MALDI—TOF—TOF—MS进行肽质谱指纹图分析,最终有33个蛋白质点得到了可靠鉴定．其中在crylcry2中相对于野生型下调的有9个蛋白,其他蛋白均表现为上调．这些在白光处理下差异表达的蛋白质主要是参与碳水化合物代谢、能量代谢、细胞组织结构、抵抗压力和解毒、蛋白质的折叠和细胞壁的形成等功能,而且亚细胞定位主要是在叶绿体和线粒体．对其中5个蛋白质点的基因进行了半定量RT—PCR分析,发现这几个蛋白质点的表达与基因的表达基本一致．这些分析结果表明光控制拟南芥的发育是通过共调节许多相关基因的表达而实现的．     

棉花DELLA蛋白GhGAI2b基因的克隆和功能初步分析

DELLA蛋白是赤霉素信号途径的负调节因子,在棉花纤维发育中有着重要作用。本研究采用同源克隆方法,从棉花中克隆DELLA蛋白Gh GAI2b基因,构建p BP35S:Gh GAI2b和p BP35S:Ghgai2b植物过表达载体,通过农杆菌介导的滴花法转化Col野生型拟南芥。结果表明,棉花DELLA蛋白Gh GAI2b包含了DELLA蛋白家族中所有的典型保守区域;转基因拟南芥表现出莲座叶半径变短,植株矮化,花序紧凑,花器官发育迟缓等生长发育受抑制表型。说明棉花DELLA蛋白Gh GAI2b基因可能参与GA信号途径抑制植物生长发育。